(57)【要約】【課題】要求出力に含まれる振動成分を確実に除去し、且つ過渡性能を鈍化させることなく良好な発電制御処理を実現する要求出力を生成する。【解決手段】システムコントローラ６０により、現在の負荷の状態に応じて定常的に決まる静的要求出力を算出し、負荷に供給する上限出力を制限する発電出力制限値を算出し、静的要求出力に遅れ要素を持たせ、さらに発電出力制限値で制限することで、動的要求出力を算出する。そして、所定の時間の間に算出された動的要求出力を記憶手段に記憶させ、記憶された動的要求出力のうち、最大の大きさの動的要求出力を動的要求出力補正値とし、動的要求出力補正値と静的要求出力との偏差が所定値より大きい場合、動的要求出力を要求出力とし、偏差が所定値以下の場合、動的要求出力補正値を要求出力として燃料電池スタック１０の発電を制御することで実現する。【選択図】図３
2007265686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
要求出力に応じて供給されるガスの化学反応により発電する燃料電池を有し、発電した出力を負荷に供給する燃料電池システムにおいて、
現在の負荷の状態に応じて定常的に決まる静的要求出力を算出する静的要求出力算出手段と、
負荷に供給する上限出力を制限する発電出力制限値を算出する発電出力制限値算出手段と、
前記静的要求出力算出手段で算出された静的要求出力に遅れ要素を持たせ、さらに前記発電出力制限値算出手段で算出された発電出力制限値で制限することで動的要求出力を算出する動的要求出力算出手段と、
所定の時間の間に前記動的要求出力算出手段によって算出された動的要求出力を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された動的要求出力のうち、最大の大きさの動的要求出力を動的要求出力補正値とし、
前記動的要求出力補正値と前記静的要求出力算出手段で算出された静的要求出力との偏差が所定値より大きい場合、前記動的要求出力を前記要求出力とし、前記偏差が所定値以下の場合、前記動的要求出力補正値を前記要求出力として前記燃料電池の発電を制御する制御手段とを備えること
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
当該燃料電池システムで発電した出力を供給する負荷を駆動モータとする場合、
前記所定の時間を、前記駆動モータを制振制御することで前記要求出力に現れる振動成分の周波数帯のうち最も低い周波数成分を１周期以上含んだ時間とすること
を特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
当該燃料電池システムで発電した出力を供給する負荷を駆動モータ及び二次電池とする場合、
前記発電出力制限値算出手段は、前記駆動モータの消費電力と、前記二次電池の充電可能電力との総和を発電出力制限値とすること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
要求出力に応じて供給されるガスの化学反応により発電する燃料電池を有し、発電した出力を負荷に供給する燃料電池システムにおいて、
現在の負荷の状態に応じて決まる動的要求出力を算出する動的要求出力算出手段と、
所定の時間の間に前記動的要求出力算出手段によって算出された動的要求出力を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された動的要求出力のうち、所定番目の大きさの動的要求出力を前記要求出力として前記燃料電池の発電を制御する制御手段とを備えること
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された動的要求出力のうち、略中間の大きさとなる動的要求出力を前記要求出力とすること
を特徴とする請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項６】
当該燃料電池システムで発電した出力を供給する負荷を駆動モータとする場合、
前記所定の時間を、前記駆動モータを制振制御することで前記要求出力に現れる振動成分の周波数帯のうち最も低い周波数成分を１周期以上含んだ時間とすること
を特徴とする請求項４又は請求項５記載の燃料電池システム。
【請求項７】
要求出力に応じて供給されるガスの化学反応により発電する燃料電池を有し、発電した出力を負荷に供給する燃料電池システムの要求出力生成方法であって、
現在の負荷の状態に応じて定常的に決まる静的要求出力を算出する静的要求出力算出工程と、
負荷に供給する上限出力を制限する発電出力制限値を算出する発電出力制限値算出工程と、
前記静的要求出力算出工程で算出された静的要求出力に遅れ要素を持たせ、さらに前記発電出力制限値算出工程で算出された発電出力制限値で制限することで動的要求出力を算出する動的要求出力算出工程と、
所定の時間の間に前記動的要求出力算出工程によって算出された動的要求出力を記憶手段に記憶させる記憶工程と、
前記記憶手段に記憶された動的要求出力のうち、最大の大きさの動的要求出力を動的要求出力補正値とし、
前記動的要求出力補正値と前記静的要求出力算出工程で算出された静的要求出力との偏差が所定値より大きい場合、前記動的要求出力を前記要求出力とし、前記偏差が所定値以下の場合、前記動的要求出力補正値を前記要求出力とする要求出力生成工程とを備えること
を特徴とする要求出力生成方法。
【請求項８】
要求出力に応じて供給されるガスの化学反応により発電する燃料電池を有し、発電した出力を負荷に供給する燃料電池システムにおける要求出力生成方法であって、
現在の負荷の状態に応じて決まる動的要求出力を算出する動的要求出力算出工程と、
所定の時間の間に前記動的要求出力算出工程によって算出された動的要求出力を記憶手段に記憶させる記憶工程と、
前記記憶手段に記憶された動的要求出力のうち、所定番目の大きさの動的要求出力を前記要求出力とする要求出力生成工程とを備えること
を特徴とする要求出力生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関し、詳しくは、良好な出力の取りだしを実現する燃料電池システム及び要求出力生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池の燃料極（水素極）に水素を多量に含む燃料ガスを供給するとともに、空気極に酸化剤ガスとしての空気を供給し、所定の電解質膜を介してこれら水素と酸素とを電気化学的に反応させて発電電力を得る燃料電池システムが知られている。このような燃料電池システムは、例えば車両の動力源等としての実用化に大きな期待が寄せられており、現在、実用化に向けての研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
燃料電池システムに用いられる燃料電池としては、例えば車両に搭載する上で好適なものとして、固体高分子タイプのものが知られている。この固体高分子タイプの燃料電池は、水素極と空気極との間に電解質膜として固体高分子電解質膜が設けられたものである。この固体高分子タイプの燃料電池においては、水素極にて水素ガスが水素イオンと電子とに分離する反応が生じ、空気極にて酸素ガスと水素イオンと電子とから水を生成する反応が行われる。このとき、固体高分子電解質膜がイオン伝導体として機能し、水素イオンは固体高分子電解質膜を空気極に向かって移動することになる。
【０００４】
このような燃料電池システムは、要求電力（要求出力）に対する指令を発してから、燃料ガス、酸化剤ガスの供給といったガス供給動作が必要となるため、発電された電力を燃料電池から取り出すまでに若干の時間を要してしまう。したがって、振動的に変動する要求電力に応答しようとした場合、燃料電池への燃料ガス、酸化剤ガスの供給がこの変動に追従することができず、必要とされる出力を取り出すことができないといった問題があった。
【０００５】
そこで、燃料電池型システムにおいて、要求電力を満たすように燃料電池から引き出した電流に基づきガス供給、運転圧を決定する際に、電流に含まれるノイズ成分を周波数に依存したローパスフィルタ、バンドストップフィルタ、移動平均フィルタなどにて除去することで、振動的に変動する要求電力の影響を回避するようにした手法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１６６６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で開示されている手法のように、周波数に依存した単純なノイズ除去フィルタを用いた振動除去処理では、振動的に変動する要求電力の振動要素そのものを除去することはできるものの、振動要素を除去した後の要求電力の過渡性能を鈍化させてしまう。
【０００７】
したがって、このような要求電力に応答して発電制御した場合、要求電力に対してガス供給制御が間に合わず、燃料電池に非常に負担をかけるオペレーションを実行してしまうと共に、必要な出力を取り出すのに遅延を生じた非常に応答性の悪い燃料電池システムとなってしまうといった問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した実情を鑑みて提案されたものであり、要求出力に含まれるノイズ成分である振動成分を確実に除去し、且つ過渡性能を鈍化させることなく良好な発電制御処理を実現する要求出力を生成することができる燃料電池システム及び要求出力生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、現在の負荷の状態に応じて定常的に決まる静的要求出力を算出し、負荷に供給する上限出力を制限する発電出力制限値を算出し、静的要求出力に遅れ要素を持たせ、さらに、発電出力制限値で制限することで、動的要求出力を算出する。そして、所定の時間の間に算出された動的要求出力を記憶手段に記憶させ、記憶された動的要求出力のうち、最大の大きさの動的要求出力を動的要求出力補正値とする。さらに、動的要求出力補正値と静的要求出力との偏差が所定値より大きい場合、動的要求出力を要求出力とし、偏差が所定値以下の場合、動的要求出力補正値を要求出力として燃料電池の発電を制御することにより、上述の課題を解決する。
【００１０】
また、本発明は、現在の負荷の状態に応じて決まる動的要求出力を算出し、所定の時間の間に算出された動的要求出力を記憶手段に記憶させ、記憶手段に記憶された動的要求出力のうち、所定番目の大きさの動的要求出力を要求出力として燃料電池の発電を制御することにより、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、要求出力に含まれるノイズ成分である振動成分を確実に除去し、且つ過渡性能を鈍化させることなく良好な発電制御処理を実現する要求出力を生成することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
［燃料電池システムの構成］
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムの構成について説明をする。
【００１４】
図１に示すように、燃料電池システムは、燃料電池本体である燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０の燃料極であるアノード１１に水素ガスを供給する水素ガス循環供給系２０と、燃料電池スタック１０の酸化剤極であるカソード１２に酸化剤ガスである空気ガスを供給する空気ガス供給系３０と、発電により昇温した燃料電池スタック１０を冷却液を循環させることで冷却する冷却系４０と、燃料電池スタック１０からの出力を取り出し負荷へと供給する出力系５０と、当該燃料電池システムの運転を統括的に制御するシステムコントローラ６０とを備えている。この燃料電池システムは、車両に搭載されているものとして説明をする。
【００１５】
燃料電池スタック１０は、発電単位である単セルを複数積層することで構成され、アノード１１に燃料ガスとして供給される水素ガスと、カソード１２に供給される空気ガス中の酸素の化学反応により発電する。例えば、燃料電池スタック１０は、電解質として高分子電解質膜を用いた高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）などであり、単セルの構造が、高分子電解質膜の両側に触媒層をそれぞれ設け、燃料極、酸化剤極が形成されたＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）として一体化されている。
【００１６】
水素ガス循環供給系２０は、燃料ガスである水素ガスを貯蔵する高圧水素タンクといった水素ガス供給源２１と、水素ガス圧力制御弁２２が設けられ、水素ガス供給源２１に貯蔵された水素ガスを燃料電池スタック１０のアノード１１に供給する水素ガス供給配管２３と、蒸気を凝縮して水分を分離する図示しない水分離器、パージ弁２７が設けられ、アノード１１の水素ガスに含まれる不純物ガスを排出する水素ガス排出配管２４と、水素ガスを循環させる水素ガス循環ポンプ１５が設けられ、アノード１１の水素ガスを循環させる水素ガス循環配管２５と、水素ガス循環配管２５を介して循環される水素ガスを水素ガス供給配管２３へと合流させる合流部（エゼクタ等）２６とを備えている。
【００１７】
この水素ガス循環供給系２０では、通常、システムコントローラ６０により、パージ弁２７を閉じるように制御されるため、燃料電池スタック１０のアノード１１から排出される水素ガスは、水素ガス循環配管２５を介して水素ガス供給配管２３へと循環供給される。
【００１８】
水素ガス供給源２１には、当該水素ガス供給源２１内の温度、圧力をそれぞれ測定するタンク温度センサ２１Ｔ、タンク圧力センサ２１Ｐが設けられている。タンク温度センサ２１Ｔ、タンク圧力センサ２１Ｐで、それぞれ測定された温度、圧力は、システムコントローラ６０に出力される。
【００１９】
水素ガス供給配管２３には、アノード１１に供給される水素ガスの温度、圧力をそれぞれ測定する水素ガス入口温度センサ２８、水素ガス入口圧力センサ２９が設けられている。この水素ガス入口温度センサ２８、水素ガス入口圧力センサ２９によって測定された温度、圧力は、それぞれシステムコントローラ６０に出力される。
【００２０】
このような水素ガス循環供給系２０では、水素ガス供給配管２３に設けられた水素ガス入口圧力センサ２９によって検出される水素ガス圧力に応じたシステムコントローラ６０の制御により、水素ガス圧力制御弁２２の開度を制御することで、水素ガス供給源２１から水素ガス供給配管２３を介して供給される水素ガスを、当該燃料電池システムが運転できる範囲で定められた所定の圧力に調節して燃料電池スタック１０のアノード１１へ供給する。
【００２１】
また、水素ガス循環供給系２０では、システムコントローラ６０の制御により、燃料電池スタック１０のアノード１１に供給する水素ガス流量を、出力電流に相当する反応水素ガス流量より当量比を大きくすることで、複数のセルで構成される燃料電池スタック１０の各セルに不足なく水素ガスが供給できるようにされている。
【００２２】
さらにまた、発電を継続するにつれて、燃料電池スタック１０のアノード１１には、水素ガス以外の不純物ガス、例えば窒素などが蓄積され、水素濃度を減少させてしまう。水素濃度が減少すると発電効率の低下、燃料電池スタック１０の劣化を招くので、システムコントローラ６０は、水素ガス排出配管２４に接続されたパージ弁２７の開度を制御することで、水素ガス排出配管２４を介して不純物ガスを排出するよう制御する。
【００２３】
空気ガス供給系３０は、空気を圧縮して空気ガスとして供給するコンプレッサや空気ガスを供給するブロワといった空気ガス供給装置３１と、加湿装置３２とを備えており、システムコントローラ６０の制御により、空気ガス供給装置３１の回転数を制御するなどして、空気ガスを燃料電池システムが運転できる範囲で定められた所定の圧力に調節して、燃料電池スタック１０のカソード１２へ空気ガス供給配管３３を介して供給する。不要な空気ガスは、排出される空気ガスの圧力を制御することでカソード１２に供給される空気ガスの圧力を制御する圧力制御弁３４が設けられた空気ガス排出配管３５を介して排出される。
【００２４】
空気ガス供給装置３１をコンプレッサとする場合には、空気ガスが圧縮され昇温されるため、空気ガス供給装置３１の後段に昇温された空気ガスを冷却する図示しない冷却装置を設けるようにする。
【００２５】
加湿装置３２は、燃料電池スタック１０のカソード１２に供給する空気ガスを加湿する。このように、加湿装置３２は、カソード１２に供給する空気ガスを加湿することで、高分子電解質膜に水分供給をし、高分子電解質膜のイオン輸送能力を低下させることなく良好なイオン伝導性を保つように水分管理を行う。
【００２６】
このような空気ガス供給系３０の空気ガス供給配管３３には、空気ガス供給配管３３内を流れる空気ガスの流量を検出する空気流量計３６が設けられている。空気流量計３６で測定された空気ガスの流量は、システムコントローラ６０に出力される。
【００２７】
また、空気ガス供給配管３３には、カソード１２に供給される空気ガスの圧力を測定する空気ガス入口圧力センサ３７が設けられている。空気ガス入口圧力センサ３７で測定された圧力は、システムコントローラ６０に出力される。
【００２８】
冷却系４０は、冷却液を循環させる冷却液循環ポンプ４１と、外気と冷却液との間で熱交換を行う熱交換器４２と、燃料電池スタック１０を通過し、冷却液を供給する冷却液供給配管４３とを備えている。また、冷却液供給配管４３には、燃料電池スタック１０で昇温された冷却液の温度を測定する冷却液温度センサ４４が設けられている。冷却液温度センサ４４で測定された冷却液の温度は、システムコントローラ６０に出力される。
【００２９】
出力系５０は、燃料電池スタック１０で発電された電力をシステムコントローラ６０の制御に応じて所望の出力となるように制御しながら取り出し、電気負荷である走行用駆動モータ５５、バッテリ５６へと出力する電力制御装置５１を備えている。
【００３０】
このような出力系５０には、燃料電池スタック１０からの出力電流を検出する電流センサ５２と、燃料電池スタック１０の出力電圧を検出する電圧センサ５３とが設けられている。電流センサ５２、電圧センサ５３で検出された燃料電池スタック１０の出力電流、出力電圧は、システムコントローラ６０に出力される。
【００３１】
電力制御装置５１は、例えば、昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータである。一般に、ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇圧変換と降圧変換とでは動作させるスイッチング素子がそれぞれ異なっており、スイッチング素子へ加える制御信号のデューティ比に応じて、所望の電圧を出力させることができる。昇圧時には、入力電圧以上の電圧を出力するようにスイッチング素子が制御され、降圧時には、入力電圧以下の電圧を出力するようにスイッチング素子が制御される。
【００３２】
走行用駆動モータドライバ５４は、システムコントローラ６０の指示に応じて、電気負荷であり当該燃料電池システムが搭載された車両を走行させる走行用駆動モータ５５内のインバータへの供給電力を調整して、走行用駆動モータ５５の回転数及びトルクが所望の値となるように制御する。
【００３３】
バッテリ５６は、燃料電池スタック１０で発電された電力で充電され、燃料電池スタック１０によって発電された電力の不足分を補う電力補助装置として機能する。バッテリ５６には、当該バッテリ５６の出力電流を検出するバッテリ電流センサ５７と、当該バッテリ５６の出力電圧を検出するバッテリ電圧センサ５８が接続されている。
【００３４】
システムコントローラ６０は、燃料電池システムを統括的に制御する制御手段である。システムコントローラ６０は、タンク温度センサ２１Ｔ、タンク圧力センサ２１Ｐ、水素ガス入口温度センサ２８、水素ガス入口圧力センサ２９、空気流量計３６、空気ガス入口圧力センサ３７、冷却液温度センサ４４、電流センサ５２、電圧センサ５３、バッテリ電流センサ５７、バッテリ電圧センサ５８などから出力された信号を読み込み、読み込んだ各種信号と内部に保有する制御ロジック（プログラム）とに基づき、運転指令に応じて最適な運転がなされるよう、水素ガス循環供給系２０、空気ガス供給系３０、冷却系４０、出力系５０をそれぞれ制御する。
【００３５】
本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムが備える燃料電池スタック１０の運転圧力は、可変圧である。すなわち、システムコントローラ６０は、燃料電池スタック１０から取り出す出力が高い場合には運転圧力を高め、逆に、燃料電池スタック１０から取り出す出力が低い場合には運転圧力を低くするように制御する。また、燃料電池スタック１０内に、水漏れ（以下、フラッディングと呼ぶ。）が発生した場合や、燃料電池スタック１０の運転圧力を低下させるような状況の場合、システムコントローラ６０は、パージ弁２７を開くよう制御し、水素ガス循環配管２５、燃料電池スタック１０などに存在する水素ガスを排出させる。
【００３６】
走行用駆動モータ５５は、上述したようにシステムコントローラ６０の指令に応じた走行用駆動モータドライバ５４の制御によって回転数及びトルクが所望の値となるように制御される。ことのき、走行用駆動モータ５５は、システムコントローラ６０によって走行駆動系に発生する共振を抑制するよう制振制御がなされる。
【００３７】
一般に、このような制振制御が実行されると、走行用駆動モータのトルクは、振動的なトルク変動となる。燃料電池システムの発電電力を制御するための要求電力（要求出力）は、走行用駆動モータへの現在の消費電力などを反映して決定されるため、この制振制御時の振動による影響を受け、要求電力も振動的な振る舞いを示すことになる。
【００３８】
このように、振動的に変動する要求電力に応答しようとした場合、燃料電池スタック１０への燃料ガス、空気ガスの供給がこの変動に追従することができず、取り出し電流とガス供給との関係に乖離が生じ、燃料電池スタック１０の高分子電解質膜のドライアウト、スタベーションなどの様々な問題を引き起こしてしまうことになる。
【００３９】
そこで、本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムでは、システムコントローラ６０の制御により、以下に示すような処理動作を実行し、制振制御などによって現れる振動成分を良好に除去し、遅延することなく確実に燃料電池スタック１０から出力を取り出すことができるような要求電力を算出する。
【００４０】
［燃料電池システムの発電制御処理動作］
続いて、本発明の実施の形態として示す燃料電池システムの発電制御処理動作について説明をする。
【００４１】
システムコントローラ６０は、図２に示すフローチャートのようにして、燃料電池システムの発電制御処理を行う。図２に示すように、まず、システムコントローラ６０は、燃料電池システムの要求電力を算出し（ステップＳ１）、ステップＳ１で算出した要求電力を発電するために必要な目標総発電電力を算出する（ステップＳ２）。
【００４２】
そして、システムコントローラ６０は、ステップＳ２で算出した目標総発電電力を目標発電電流指令に変換し（ステップＳ３）、ステップＳ３で算出した目標発電電流指令に基づきガス供給制御を行い（ステップＳ４）、燃料電池スタック１０の発電電力制御（ステップＳ５）を行う。
【００４３】
続いて、燃料電池システムの発電制御処理動作である図２に示したフローチャートのステップＳ１乃至ステップＳ５の各処理ステップについて詳細に説明をする。
【００４４】
（ステップＳ１：要求電力の算出処理）
まず、システムコントローラ６０により実行される燃料電池システムの要求電力の算出処理（ステップＳ１）の詳細について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４５】
ステップＳ１１において、システムコントローラ６０は、図４に示すフローチャートの手順に従って、燃料電池スタック１０に求められる定常的な要求電力である静的要求電力を算出する。
【００４６】
図４に示すように、まず、ステップＳ２１において、システムコントローラ６０は、車両に搭載されたアクセル開度を検出するアクセルセンサからの出力に基づきドライバによるアクセル操作量を検出する。
【００４７】
次に、ステップＳ２２において、システムコントローラ６０は、車両に搭載された図示しない車速センサの出力に基づき、当該燃料電池システムが搭載された車両の速度を検出する。
【００４８】
ステップＳ２３において、システムコントローラ６０は、ステップＳ２１で検出したアクセル操作量と、ステップＳ２２で検出した車速とに基づき走行用駆動モータ５５の定常的な要求電力である走行用駆動モータ定常要求電力を算出する。例えば、システムコントローラ６０は、図示しないメモリにあらかじめ記憶させた図５に示すような、車両速度に比例して変化率が増加するアクセル操作量［ｄｅｇ］と走行用駆動モータ定常要求電力［ｋＷ］とを関係付けたマップデータを用いて走行用駆動モータ定常要求電力を算出する。
【００４９】
なお、図５に示したマップデータは、アクセル開度、車両速度に応じて決まる走行用駆動モータ５５のトルク、回転数に基づき、設計値、又は実験によって得られるデータから設定される。
【００５０】
ステップＳ２４において、システムコントローラ６０は、バッテリ電流センサ５７で検出される電流値と、バッテリ電圧センサ５８で検出される電圧値とを乗算して得られる電力を積算していくことで現在、バッテリ５６に充電されているバッテリ電力量を算出する。
【００５１】
ステップＳ２５において、システムコントローラ６０は、バッテリ５６のバッテリ要求充電電力を算出する。例えば、システムコントローラ６０は、図示しないメモリにあらかじめ記憶させた図６に示すような、バッテリ電力量［ｋＷｈ］とバッテリ要求充電電力とを関係付けたテーブルデータを用いてバッテリ要求充電電力を算出する。
【００５２】
なお、図６に示したテーブルデータは、走行用駆動モータ５５の使用方法に基づいて設定される。
【００５３】
ステップＳ２６において、システムコントローラ６０は、ステップＳ２３で算出した走行用駆動モータ定常要求電力に、ステップＳ２５で算出したバッテリ要求充電電力を加算して燃料電池スタック１０に求められる定常的な要求出力である静的要求電力を算出する。
【００５４】
続いて、図３のステップＳ１２において、システムコントローラ６０は、図７に示すフローチャートの手順に従って、動的要求電力を算出する。
【００５５】
図７に示すように、まず、ステップＳ３１において、システムコントローラ６０は、ステップＳ１１で算出した静的要求電力に対して、ローパスフィルタ処理を実施することにより、走行用駆動モータ５５の応答性を考慮した動的要求電力を算出する。
【００５６】
ステップＳ３２において、システムコントローラ６０は、走行用駆動モータ５５内のインバータより得られたトルク推定値と駆動モータ回転数とを乗算して、走行用駆動モータ５５の実消費電力を算出する。
【００５７】
ステップＳ３３において、システムコントローラ６０は、バッテリ５６に許容充電能力以上の電力が充電されることがないよう発電電力制限値を算出する。
【００５８】
システムコントローラ６０は、ステップＳ３２で算出した走行用駆動モータ５５の実消費電力に、バッテリ５６に充電することができる最大値を加算することで発電電力制限値を算出する。つまり、発電電力制限値とは、走行用駆動モータ５５の実消費電力とバッテリ５６に充電可能な充電可能電力との総和である。
【００５９】
ここで、バッテリ５６に充電することができる最大値とは、バッテリ５６の内部抵抗を必要以上に劣化させない上限値とする。
【００６０】
ステップＳ３４において、システムコントローラ６０は、ステップＳ３１で算出した走行用駆動モータ５５の応答性を考慮した動的要求電力に対して、ステップＳ３３で算出した発電電力制限値を上限とした動的要求電力を算出する。
【００６１】
このステップＳ３４の処理は、走行用駆動モータ定常要求電力の設計値と実値との特性の乖離によって、必要以上にバッテリ５６に充電がなされてしまうことを防止するための処理である。ただし、発電電力制限値以下においては、駆動系の共振を抑制するために、走行用駆動モータ５５をトルク制御したことによる消費電力の変動成分も加味されたままとなっている。
【００６２】
システムコントローラ６０は、図７に示すステップＳ３２乃至ステップＳ３４の処理である、このステップＳ１２の動的要求電力の算出処理を所定のサンプリングレートで実行する。
【００６３】
続いて、図３のステップＳ１３において、システムコントローラ６０は、図８に示すフローチャートの手順に従って、ステップＳ１２で算出した動的要求電力を補正し動的要求電力補正値を算出する。
【００６４】
図８に示すように、まず、ステップＳ４１において、システムコントローラ６０は、所定時間の間に、ステップＳ１２で算出される動的要求電力を図示しないメモリに全て記憶し保持する。この所定時間は、例えば、振動を除去したい周波数成分のうち、最も低い周波数成分を少なくとも１周期含む時間とする。また、所定時間と動的要求電力が算出されるサンプリングレートとは、“所定時間＞サンプリングレート”という関係になっている。
【００６５】
ステップＳ４２において、システムコントローラ６０は、図示しないメモリに記憶し保持した動的要求電力のうち最大値となる動的要求電力を読み出し、動的要求電力補正値とする。
【００６６】
次に、図３のステップＳ１４において、システムコントローラ６０は、図９に示すフローチャートの手順に従って、ステップＳ１２で算出された動的要求電力、ステップＳ１３で算出された動的要求電力補正値のうちのいずれかを要求電力として選択する。
【００６７】
図９に示すように、まず、ステップＳ５１において、システムコントローラ６０は、ステップＳ１３で算出された動的要求電力補正値から、ステップＳ１１で算出された静的要求電力を減算し、電力偏差を算出する。
【００６８】
ステップＳ５２において、システムコントローラ６０は、ステップＳ５１で算出された電力偏差と所定値とを比較する。
【００６９】
この所定値は、ステップＳ１２で算出された動的要求電力、ステップＳ１３で算出された動的要求電力補正値のうちのいずれかを要求電力として出力するのかを判定するのに用いられる値であり、バッテリ５６に充電できる燃料電池スタック１０で発電された電力の最大値など、動的要求電力を算出する際に必要となる要素を基準に設定される。
【００７０】
システムコントローラ６０は、電力偏差が所定値以下の場合、ステップＳ５３へと処理を進め、電力偏差が所定値よりも大きい場合、ステップＳ５４へと処理を進める。
【００７１】
ステップＳ５３において、システムコントローラ６０は、動的要求電力補正値と静的要求電力との電力偏差が所定値以下であることに応じて、動的要求電力補正値を要求電力とする。
【００７２】
ステップＳ５４において、システムコントローラ６０は、動的要求電力補正値と静的要求電力との電力偏差が所定値よりも大きいことに応じて、動的要求電力補正値ではなく動的要求電力を要求電力とする。
【００７３】
システムコントローラ６０は、このようにして要求電力を算出すると、図２に示すフローチャートのステップＳ２へと処理を進める。
【００７４】
（ステップＳ２：目標総発電電力の算出処理）
続いて、システムコントローラ６０により実行される目標総発電電力の算出処理（ステップＳ２）の詳細について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７５】
図１０に示すように、まず、ステップＳ６１において、システムコントローラ６０は、ステップＳ１で算出した要求電力を達成するために、燃料電池システムの補機類で必要となる補機電力を算出する。例えば、システムコントローラ６０は、図示しないメモリにあらかじめ記憶させた図１１に示すような、目標発電電力［ｋＷ］と補機電力［ｋＷ］とを関係付けたテーブルデータを用いて補機電力を算出する。
【００７６】
なお、図１１に示したテーブルデータは、要求出力に応じて駆動させる水素ガス循環ポンプ１５、空気ガス供給装置３１、冷却液循環ポンプ４１の消費電力のプロファイルを机上設計、又は実験によって取得したデータに基づき設定される。
【００７７】
ステップＳ６２において、システムコントローラ６０は、ステップＳ１で算出した要求電力に、ステップＳ６１で算出した補機電力を加算して目標総発電電力を算出する。
【００７８】
システムコントローラ６０は、このようにして目標総発電電力を算出すると、図２に示すフローチャートのステップＳ３へと処理を進める。
【００７９】
（ステップＳ３：目標発電電流指令への変換処理）
ステップＳ３において、システムコントローラ６０は、燃料電池の代表的な電流電圧特性を用いて、ステップＳ２で算出した目標総発電電力を目標発電電流指令へと変換する。
【００８０】
例えば、システムコントローラ６０は、図示しないメモリにあらかじめ記憶させた図１２に示すような、運転温度ごとに目標総発電電力［ｋＷ］と目標発電電流［Ａ］とを関係付けたマップデータを用いて、冷却液温度センサ４４で検出される温度を運転温度とし、目標発電電流を算出する。
【００８１】
また、ステップＳ３では目標総発電電力、燃料電池システムの運転圧力などの運転状態によって電流電圧特性が変化する値を入力値とし、目標発電電流指令を出力とするようなマップデータや関数を用いるようにしてもよい。
【００８２】
システムコントローラ６０は、このようにして最終的な目標発電電流を算出すると、図２に示すフローチャートのステップＳ４へと処理を進める。
【００８３】
（ステップＳ４：ガス供給制御処理）
次に、システムコントローラ６０により実行される燃料電池システムの水素ガス、空気ガス供給制御処理（ステップＳ４）の詳細について、図１３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００８４】
図１３に示すように、まず、ステップＳ７１において、システムコントローラ６０は、燃料電池スタック１０で発電される発電電流が、ステップＳ３において算出された目標発電電流指令の目標発電電流となるように、燃料電池スタック１０に供給する水素ガス、空気ガスの圧力制御をする際に用いる目標ガス圧力を算出する。例えば、システムコントローラ６０は、図示しないメモリにあらかじめ記憶させた図１４に示すような、目標発電電流［Ａ］と目標ガス圧力［ｋＰａ_ａ］とを関係付けたテーブルデータを用いて目標ガス圧力を算出する。なお、この図１４に示すテーブルデータは、燃料電池スタック１０の発電効率などを考慮して設定される。
【００８５】
ステップＳ７２において、システムコントローラ６０は、水素ガスの圧力制御を行う。システムコントローラ６０は、ステップＳ７１で算出した目標ガス圧力に基づいて水素ガス圧力制御弁２２を操作することで水素ガスの圧力制御を行う。システムコントローラ６０は、例えば、水素ガス入口圧力センサ２９で測定した水素ガス圧力と目標ガス圧力との偏差に基づいて水素ガス圧力制御弁２２の指令開度を決定し、Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御により水素ガス圧力制御弁２２の制御を行う。なお、このＦ／Ｂ制御は、ＰＩ制御やモデル規範型制御など、一般的に用いられている既知の制御手法により実行することができる。
【００８６】
システムコントローラ６０は、算出された水素ガス圧力制御弁２２の指令開度に基づく制御信号を水素ガス圧力制御弁２２を駆動する駆動回路へと出力する。これに応じて、駆動回路は、水素ガス圧力制御弁２２を指令開度に応じた開度となるように駆動する。
【００８７】
ステップＳ７３において、システムコントローラ６０は、燃料電池スタック１０で発電される発電電流が、ステップＳ３において算出された目標発電電流指令の目標発電電流となるように燃料電池スタック１０に供給する空気ガスの流量制御を行う。まず、システムコントローラ６０は、空気ガスの流量制御を実行するにあたり目標空気流量を算出する。例えば、システムコントローラ６０は、図示しないメモリにあらかじめ記憶させた図１５に示すような目標発電電流［Ａ］と目標空気流量［ＮＬ／ｍｉｎ］とを関係付けたテーブルデータを用いて目標空気流量を算出する。なお、この図１５に示すテーブルデータは、燃料電池スタック１０内部で局所的な空気供給不足が起きないような空気利用率となるように設定される。
【００８８】
次に、システムコントローラ６０は、ステップＳ７１で算出した目標ガス圧力と、当該ステップＳ７３で算出した目標空気流量とに基づいて、空気ガス供給装置３１の駆動回転数を制御する制御量である指令回転数を算出する。例えば、システムコントローラ６０は、図示しないメモリにあらかじめ記憶させた図１６に示すような目標空気流量［ＮＬ／ｍｉｎ］とコンプレッサ指令回転数［ｒｐｍ］とを関係付けたマップデータを用いて、目標ガス圧力に応じた指令回転数を算出する。なお、この図１６に示すマップデータは、空気ガス供給装置３１の回転数と圧力比に対する空気流量の特性に基づいて設定される。
【００８９】
システムコントローラ６０は、算出された指令回転数に基づく制御信号を空気ガス供給装置３１を駆動する駆動回路へと出力する。これに応じて、駆動回路は、空気ガス供給装置３１を指令回転数に応じた回転数となるように駆動する。
【００９０】
ステップＳ７４において、システムコントローラ６０は、空気ガスの圧力制御を行う。システムコントローラ６０は、ステップＳ７１で算出した目標ガス圧力に基づいて圧力制御弁３４を操作することで空気ガスの圧力制御を行う。
【００９１】
システムコントローラ６０は、例えば、空気ガス入口圧力センサ３７で測定した空気ガス圧力と目標ガス圧力との偏差に基づいて、Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御により演算した指令開度の補正量の和によって、圧力制御弁３４の指令開度を決定することで空気ガスの圧力制御を行う。なお、このＦ／Ｂ制御は、ＰＩ制御やモデル規範型制御など、一般的に用いられている既知の制御手法により実行することができる。
【００９２】
システムコントローラ６０は、算出された圧力制御弁３４の指令開度に基づく制御信号を圧力制御弁３４を駆動する駆動回路へと出力する。これに応じて、駆動回路は、圧力制御弁３４を指令開度に応じた開度となるように駆動する。
【００９３】
システムコントローラ６０は、このようにして燃料電池スタック１０に供給する水素ガス、空気ガスの供給制御処理を実行すると、図２に示すフローチャートのステップＳ５へと処理を進める。
【００９４】
（ステップＳ５：発電電力制御処理）
最後に、システムコントローラ６０は、目標総発電電力に基づき発電電力制御処理（ステップＳ５）を実行する。システムコントローラ６０が、電力制御装置５１に対して要求発電電力を指示すると、燃料電池スタック１０で発電された電力が電力制御装置５１により所望の出力となるように取り出され負荷に供給される。
【００９５】
［第１の実施の形態の効果］
図１７に、本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムにおいて、システムコントローラ６０が生成する要求電力［ｋＷ］の時間［ｓｅｃ］変化の一例を示す。図１７（ａ）に示すように本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムは、波線Ｃのように、走行用駆動モータ５５の制振制御の影響によって振動成分を含んでしまう領域Ｐ１の要求電力を、図３に示すフローチャートのようにして要求電力を算出することで、振動成分を除去した波線Ａに示すような要求電力とすることができる。
【００９６】
また、図１７（ａ）に示すように、波線Ａの要求電力は、領域Ｐ２に示す要求電力が起ち上がる過渡状態において、一般的なフィルタにより振動成分を除去した波線Ｄでは、遅れを生じてしまう過渡性能を遅延することなく向上させることができ、実線Ｂに示す理想値に限りなく近付けることができる。
【００９７】
これは、本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムでは、システムコントローラ６０が、所定の時間の間に算出された動的要求電力の最大値を動的要求電力補正値とするため、要求電力が上昇する場合における要求電力の応答性を速めることができることに起因している。
【００９８】
具体的には、動的要求電力は、走行用駆動モータ５５の実消費電力に、バッテリ５６に充電することができる最大値を加算した発電電力制限値により制限されている。したがって、バッテリ５６の充電能力で許容できる場合には、振動成分がバッテリ５６に吸収されるため、振動成分は、動的要求電力の発電電力制限値以下にしか現れなくなる。そこで、所定の時間の間に算出され、図示しないメモリに記憶された動的要求電力の最大値（動的要求電力補正値）を用いることで、この振動成分を良好に除去することができる。
【００９９】
また、システムコントローラ６０は、動的要求電力補正値と静的要求電力との偏差に応じて、動的要求電力をそのまま要求電力とするのか、動的要求電力補正値を要求電力とするのかを選択している。したがって、動的要求電力補正値と静的要求電力との偏差が大きすぎる場合であっても動的要求電力の最大値である動的要求電力補正値を常時使用し続けることがないため、振動成分を除去しながらも、実際の要求電力とのずれを最小限に抑制することができる。
【０１００】
これにより、図１７（ａ）に示す領域Ｐ１の要求電力に対応した図１７（ｂ）、（ｃ）に示す燃料電池スタック１０からの取りだし電流（取出電流）［Ａ］、燃料電池スタック１０への供給ガス量（ガス供給量）［ＮＬ／ｍｉｎ］の時間［ｓｅｃ］変化もそれぞれ破線Ｃに示すような振動的な変動を良好に除去した破線Ａに示すような値とすることができる。
【０１０１】
したがって、本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムは、要求電力に含まれる振動成分を良好に除去しながら、要求電力の過渡性能も鈍化させることがないため、燃料電池スタック１０からの出力取りだし電流と燃料電池スタック１０へのガス供給の位相ずれも生じさせない非常に応答性のよい燃料電池システムとすることができる
また、システムコントローラ６０は、振動を除去したい周波数成分のうち、最も低い周波数成分を少なくとも１周期含む時間の間に、所定のサンプリングレートで算出された動的要求電力を図示しないメモリに記憶させるため、除去したい振動成分を取りこぼすことなく確実に除去することができる。
【０１０２】
［第２の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態として示した燃料電池システムでは、図２に示すフローチャートのステップＳ１の要求電力算出処理において、図３、図４、図７、図８、図９に示すフローチャートを用いて説明したように、燃料電池スタック１０から供給する定常的な要求出力である静的要求電力から実機に沿うように発電許容電力を上限として制限をかけ算出した動的要求電力と、所定時間の間に、所定のサンプリングレートで算出されたこの動的要求電力のうち最大値となる動的要求電力を動的要求電力補正値とし、この動的要求電力、動的要求電力補正値のいずれかを要求電力として選択するようにしている。
【０１０３】
これに替えて、本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システムは、システムコントローラ６０の制御により、図１８に示すフローチャートの処理により要求電力を算出することで、制振制御などによって要求電力に現れる振動要素を除去するようにしている。
【０１０４】
なお、本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システムは、上述した第１の実施の形態として示す燃料電池システムのシステムコントローラ６０による要求電力算出処理のみが異なるため、燃料電池システムの具体的な構成、重複する制御処理については説明を省略する。
【０１０５】
［第２の実施の形態における要求電力算出処理］
まず、ステップＳ８１において、システムコントローラ６０は、走行用駆動モータ５５内のインバータより得られたトルク推定値と駆動モータ回転数とを乗算して、走行用駆動モータ５５の実消費電力を算出する。
【０１０６】
ステップＳ８２において、システムコントローラ６０は、バッテリ５６のバッテリ要求充電電力を算出する。例えば、システムコントローラ６０は、図示しないメモリにあらかじめ記憶させた図１９に示すような、バッテリ電力量［ｋＷｈ］とバッテリ要求充電電力とを関係付けたテーブルデータを用いてバッテリ要求充電電力を算出する。
【０１０７】
なお、図１９に示したテーブルデータは、走行用駆動モータ５５の使用方法に基づいて設定される。
【０１０８】
ステップＳ８３において、システムコントローラ６０は、ステップＳ８１で算出した走行用駆動モータ５５の実消費電力に、ステップＳ８２で算出したバッテリ要求充電電力を加算して動的要求電力を算出する。
【０１０９】
システムコントローラ６０は、このステップＳ１２の動的要求電力の算出処理を所定のサンプリングレートで実行する。
【０１１０】
ステップＳ８４において、システムコントローラ６０は、所定時間の間に、ステップＳ８３で算出される動的要求電力を図示しないメモリに全て記憶し保持する。この所定時間は、例えば、振動を除去したい周波数成分のうち、最も低い周波数成分を少なくとも１周期含む時間とする。また、所定時間と動的要求電力が算出されるサンプリングレートとは、“所定時間＞サンプリングレート”という関係になっている。
【０１１１】
ステップＳ８５において、システムコントローラ６０は、バッテリ電流センサ５７で検出されるバッテリ５６の電流値と、バッテリ電圧センサ５８で検出されるバッテリ５６の電圧値とを乗算して実バッテリ充電電力を算出する。
【０１１２】
ステップＳ８６において、システムコントローラ６０は、ステップＳ８２で算出したバッテリ要求充電電力に対して、実際にバッテリ５６に充電されているステップＳ８５で算出した実バッテリ充電電力の精度を確認するために充電電力誤差を算出する。
【０１１３】
システムコントローラ６０は、バッテリ要求充電電力から実バッテリ充電電力を減算することで充電電力誤差を算出する。
【０１１４】
ステップＳ８７において、システムコントローラ６０は、ステップＳ８６で算出した充電電力誤差の絶対値と所定値とを比較する。充電電力誤差の絶対値と比較される所定値は、バッテリ５６の充電制御にて目標とする精度によって設定される値である。
【０１１５】
システムコントローラ６０は、充電電力誤差の絶対値が所定値以下の場合、ステップＳ８８へと処理を進め、充電電力誤差の絶対値が所定値よりも大きい場合、ステップＳ８９へと処理を進める。
【０１１６】
ステップＳ８８において、システムコントローラ６０は、充電電力誤差が所定値で定められた範囲内であるとして、図示しないメモリに記憶し保持された動的要求電力から、中間値となる動的要求電力を読み出して要求電力とする。このとき、互いに異なる値を示す偶数個の動的要求電力が記憶され、中間値を一つに決定できない場合には、システムコントローラ６０は、略中間値となる値を任意に選択する。
【０１１７】
ステップＳ８９において、システムコントローラ６０は、充電電力誤差が、所定値で規定される誤差範囲外である場合での、バッテリ要求充電電力と実バッテリ充電電力の大小を判定する。システムコントローラ６０は、バッテリ要求充電電力が実バッテリ充電電力よりも小さい場合、ステップＳ９０へと処理を進め、バッテリ要求充電電力が実バッテリ充電電力よりも大きい場合、ステップＳ９１へと処理を進める。
【０１１８】
ステップＳ９０において、システムコントローラ６０は、バッテリ要求充電電力が実バッテリ充電電力よりも小さいことに応じて、図示しないメモリに記憶し保持された動的要求電力の中間値から数えて、所定番目に小さい動的要求電力を読み出して要求電力とする。
【０１１９】
なお、所定番目とは、ステップＳ８４で、図示しないメモリに記憶される動的要求電力の数によってあらかじめ設定される順番である。具体的には、設定する順番を中間値に近付けるほど、振動成分を除去する傾向の強い動的要求電力が選択され、中間値から遠ざけるほど、実バッテリ充電電力との誤差を小さくする傾向の強い動的要求電力が選択される。
【０１２０】
ここで、動的要求電力が７個記憶されると仮定すると、中間値よりも小さい動的要求電力は３つである。このとき、中間値に近い方から１番目、２番目、３番目とし、当該ステップＳ９０へと進んだ場合、例えば、１番目が選択されるようにあらかじめ設定しておく。この場合、システムコントローラ６０は、図示しないメモリに記憶された動的要求電力から、５番目に大きい動的要求電力を要求電力として選択したことになる。
【０１２１】
ステップＳ９１において、システムコントローラ６０は、バッテリ要求充電電力が実バッテリ充電電力よりも大きいことに応じて、図示しないメモリに記憶し保持された動的要求電力の中間値から数えて、所定番目に大きい動的要求電力を読み出して要求電力とする。
【０１２２】
なお、所定番目とは、ステップＳ８４で、図示しないメモリに記憶される動的要求電力の数によってあらかじめ設定される順番である。具体的には、設定する順番を中間値に近付けるほど、振動成分を除去する傾向の強い動的要求電力が選択され、中間値から遠ざけるほど、実バッテリ充電電力との誤差を小さくする傾向の強い動的要求電力が選択される。
【０１２３】
ここで、動的要求電力が７個記憶されると仮定すると、中間値よりも大きい動的要求電力は３つである。このとき、中間値に近い方から１番目、２番目、３番目とし、当該ステップＳ９１へと進んだ場合、例えば、１番目が選択されるようにあらかじめ設定しておく。この場合、システムコントローラ６０は、図示しないメモリに記憶された動的要求電力から、３番目に大きい動的要求電力を要求電力として選択したことになる。
【０１２４】
ステップＳ８９乃至ステップＳ９１までの処理は、動的要求電力を構成するバッテリ要求充電電力が、実バッテリ充電電力よりも所定以上の誤差を有する場合において、中間値を選択することによる振動除去を考慮しつつも、できるだけ実バッテリ充電電力に近付けてバッテリ５６の充電制御の精度を高めるようにした動的要求電力が選択されるようにするための処理である。
【０１２５】
［第２の実施の形態の効果］
図２０に、本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システムにおいて、システムコントローラ６０が生成する要求電力［ｋＷ］の時間［ｓｅｃ］変化の一例を示す。図２０に示すように本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システムは、波線Ｃのように、走行用駆動モータ５５の制振制御の影響によって振動成分を含んでしまう領域Ｐ１の要求電力を、図１８に示すフローチャートのようにして要求電力を算出することで、振動成分を除去した波線Ａに示すような要求電力とすることができる。
【０１２６】
また、図２０に示すように、波線Ａの要求電力は、領域Ｐ２に示す要求電力が起ち上がる過渡状態において、一般的なフィルタにより振動成分を除去した波線Ｄでは、遅れを生じてしまう過渡性能を遅延することなく向上させることができ、実線Ｂに示す理想値に限りなく近付けることができる。
【０１２７】
これは、本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システムでは、システムコントローラ６０が、所定の時間の間に算出された動的要求電力の所定番目の大きさの動的要求電力を要求電力とするため、振動成分を除去すると共に要求電力の位相特性を保つことができる。
【０１２８】
また、動的要求電力のうち、略中間の大きさとなる動的要求電力を要求電力とすることで、振幅の非常に大きな振動成分が存在しても確実にこの振動成分を除去することができる。
【０１２９】
したがって、本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システムは、要求電力に含まれる振動成分を良好に除去しながら、要求電力の過渡性能も鈍化させることがないため、燃料電池スタック１０からの出力取りだし電流と燃料電池スタック１０へのガス供給の位相ずれも生じさせない非常に応答性のよい燃料電池システムとすることができる。
【０１３０】
また、システムコントローラ６０は、振動を除去したい周波数成分のうち、最も低い周波数成分を少なくとも１周期含む時間の間に、所定のサンプリングレートで算出された動的要求電力を図示しないメモリに記憶させるため、除去したい振動成分を取りこぼすことなく確実に除去することができる。
【０１３１】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムの構成について説明するための図である。
【図２】前記燃料電池システムが実行する発電制御処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図３】要求電力算出処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図４】静的要求電力算出処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図５】アクセル操作量と走行用駆動モータ定常要求電力とを車両速度ごとに関係付けたマップデータを示した図である。
【図６】バッテリ電力量とバッテリ要求充電電力とを関係付けたテーブルデータを示した図である。
【図７】動的要求電力算出処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図８】要求電力補正処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図９】要求電力選択処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図１０】目標総発電電力算出処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図１１】目標発電電力と補機電力とを関係付けたテーブルデータを示した図である。
【図１２】目標総発電電力と目標発電電流とを運転温度ごとに関係付けたマップデータを示した図である。
【図１３】ガス供給制御処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図１４】目標発電電流と目標ガス圧力とを関係付けたテーブルデータを示した図である。
【図１５】目標発電電流と目標空気流量とを関係付けたテーブルデータを示した図である。
【図１６】目標空気流量とコンプレッサ指令回転数とを目標ガス圧力ごとに関係付けたマップデータを示した図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池システムによる処理結果の一例を示した図であり、（ａ）は、要求電力の時間変化を示した図であり、（ｂ）取出電流の時間変化を示した図であり、（ｃ）は、ガス供給量の時間変化を示した図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システムにおいて実行される要求電力算出処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図１９】バッテリ電力量とバッテリ要求充電電力とを関係付けたテーブルデータを示した図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池システムによる処理結果の一例として、要求電力の時間変化を示した図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０  燃料電池スタック
２０  水素ガス循環供給系
３０  空気ガス供給系
４０  冷却系
５０  出力系
５１  電力制御装置
５４  走行用駆動モータドライバ
５５  走行用駆動モータ
５６  バッテリ
５７  バッテリ電流センサ
５８  バッテリ電圧センサ
６０  システムコントローラ
【図１】
2007265686.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007265686.tif 000017
【図１６】
2007265686.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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